[发明专利]一种基于机器视觉的3D打印机器人

说明书

一种基于机器视觉的3D打印机器人，其特征在于能根据机器视觉模块对需要打印的模型进行三维立体成像，构造出需要打印模型的3D打印结构图，3D打印机根据机器视觉构造的结构图，自动打印出模型，本技术领域属于3D打印技术领域，3D打印时需要通过相应的软件进行建立模型，画出相应模型的三维立体结构，再通过3D打印机打印，针对上述复杂步骤，设计了一种基于机器视觉自动识别模型，自动建立模型的3D打印技术，机器视觉模块将采集到的模型图像，通过三维立体还原算法，进行三维建模，然后传输给3D打印机打印。

技术领域

本发明专利主要涉及机器人3D打印建模领域，具体涉及一种基于嵌入式视觉的模型3D打印建模机器人。

背景技术

现代3D打印建模领域中3D打印建模机器人种类繁多，但是能实现防止碰撞和打印连结缝隙三维复原的模型3D打印建模机器人少之又少，因此大多数机器人仍采用打印连结缝隙固定且位置明确的简单3D打印建模。考虑到打印连结缝隙和打印件的位置不明确，机械臂与形成模型的插接棱角相碰撞等情况，此时3D打印建模机器人应有更高的性能。

发明内容

本发明专利是一种基于嵌入式视觉的模型3D打印建模机器人，它的主要特征是能够自动对打印件的打印连结缝隙进行识别标定，还能够实现对3D打印建模机器人的防撞。当规划好3D打印建模轨迹后，嵌入式处理器会控制喷头按照规定的路径进行3D打印建模。当传感器模块在3D打印建模时采集到障碍物信息时，会立马将信息传给嵌入式处理器，嵌入式处理器会立刻做出反应，防止3D打印建模机器人的喷头模块和打印件之间碰撞。

双目视觉模块安装在机器人的喷头的前端，在喷头的各个机械臂上均安装有红外传感器，每个传感器均和嵌入式处理器的输入口相接，喷头模块安装在3D打印建模机械臂的末端。嵌入式处理器模块安装在3D打印建模机器人的基座里面，电源模块安装在处理器模块的下端。

双目视觉模块将采集到的二维的图像信息传给嵌入式处理器，嵌入式处理器将输入的二维图像信息根据三维图像复原算法进行复原，然后在三维的复原图像中把打印连结缝隙的位置进行标定，做到对打印连结缝隙的精准的定位。

如图1所示，嵌入式双目视觉的模型3D打印建模机器人的外部结构组成分为以下几个部分：外壳7、双目摄像头8、喷头9、双目摄像头支架10、机械臂11、底盘12、履带式车轮13、电源开关14几部分组成。如图2所示，内部系统由嵌入式处理器模块1；电机驱动模块2；电源模块3；红外传感器模块4；嵌入式双目视觉模块5；显示屏幕6几大部分。如图4所示，模型打印连结缝隙15是由主管16和支管17插接相成的。核心是嵌入式双目视觉模块5和嵌入式处理器模块1，为检测、定位、跟踪模型打印连结缝隙提供了非常可靠的解决方案。

采用嵌入式双目视觉模块5，通过采集模型打印连结缝隙图像信息，识别打印连结缝隙的特征信息，通过KEIL编写程序实现对打印连结缝隙的识别与定位，从而得到打印连结缝隙的位置信息。将位置信息进行处理分析，获取目标的X、Y、Z位置信息，打包发给3D打印建模机器人，从而实现系统对目标物体的识别。

以STM32单片机嵌入式处理器模块作为嵌入式处理器模块1，运动平台获取目标位置信息，通过KEIL编写程序，采用PID调节，使3D打印建模机器人能对打印连结缝隙实现精准的定位，提高目标识别速效率，确保实时性。

采用红外传感器模块4，红外传感器安装在3D打印建模机器人的机械臂上，当红外传感器采集到的有障碍物时，需要及时调整3D打印建模机械臂的姿态，防止3D打印建模机器人与打印件相撞；

技术方案

本发明的三维复原原理，以打印连结缝隙作为定位的目标，模型打印连结缝隙是两个相交棱角形成的。根据3D打印建模要求，需要3D打印建模的模型打印连结缝隙大不一样。因此对打印连结缝隙的定位特别重要。